Wëssenschaftler hunn Plastik geschaf, deen dem Stol entsprécht - staark awer net schwéier. Plastik, déi Chemiker heiansdo Polymere nennen, sinn eng Klass vu laangkettege Molekülen, déi aus kuerzen, widderhuelende Eenheeten, déi Monomeren genannt ginn, zesummegesat sinn. Am Géigesaz zu fréiere Polymere vun der selwechter Stäerkt, gëtt dat neit Material nëmmen a Membranform geliwwert. Et ass och 50 Mol méi loftdicht wéi dee Plastik, deen am onduerchlässegsten um Maart ass. En aneren bemierkenswäerten Aspekt vun dësem Polymer ass seng Einfachheet vun der Synthese. De Prozess, deen bei Raumtemperatur stattfënnt, erfuerdert nëmme bëlleg Materialien, an de Polymer kann a grousse Placken, déi nëmmen Nanometer déck sinn, masseproduzéiert ginn. D'Fuerscher berichten iwwer hir Resultater den 2. Februar an der Zäitschrëft Nature.
D'Material a Fro gëtt Polyamid genannt, en Netzwierk vun Amidmolekulareenheeten (Amide si Stéckstoffchemesch Gruppen, déi u Sauerstoffgebonnen Kuelestoffatome gebonne sinn). Zu dëse Polymere gehéieren Kevlar, eng Faser, déi fir d'Fabrikatioun vu kugelséchere Westen benotzt gëtt, an Nomex, e feierbeständege Stoff. Wéi Kevlar sinn d'Polyamidmoleküle am neie Material duerch Waasserstoffbrécke laanscht déi ganz Längt vun hire Ketten matenee verbonnen, wat d'Gesamtstäerkt vum Material erhéicht.
„Si hänke wéi Klettverschluss zesummen“, sot den Haaptautor Michael Strano, en Chemieningenieur um MIT. Fir Materialien opzemaachen, muss net nëmmen eenzel Molekülketten opgebrach ginn, mä och déi riseg intermolekular Waasserstoffbindungen iwwerwonne ginn, déi de ganze Polymerbündel duerchdréngen.
Zousätzlech kënnen déi nei Polymeren automatesch Flocken bilden. Dëst mécht d'Material einfach ze veraarbechten, well et zu dënne Schichten veraarbecht oder als Dënnschicht-Uewerflächenbeschichtung benotzt ka ginn. Traditionell Polymeren tendéieren dozou, als linear Ketten ze wuessen oder sech ëmmer erëm an dräi Dimensiounen ze verzweigen a verbannen, onofhängeg vun der Orientéierung. Awer Strano seng Polymeren wuessen op eng eenzegaarteg Manéier an 2D fir Nanoschichten ze bilden.
„Kann een op engem Stéck Pabeier zesummefaassen? Et stellt sech eraus, datt een dat an de meeschte Fäll net maache kann, bis eis Aarbecht ofgeschloss ass“, sot de Strano. „Also hu mir en neie Mechanismus fonnt.“ An dëser rezenter Aarbecht huet säin Team eng Hürde iwwerwonnen, fir dës zweedimensional Aggregatioun méiglech ze maachen.
De Grond, firwat Polyaramiden eng planar Struktur hunn, ass datt d'Polymersynthese e Mechanismus enthält, deen autokatalytesch Schablounen genannt gëtt: wann de Polymer sech verlängert a sech un de Monomer-Bausteng hält, induzéiert dat wuessend Polymernetz déi spéider Monomeren, sech nëmmen an der richteger Richtung ze verbannen, fir d'Vereenegung vun der zweedimensionaler Struktur ze stäerken. D'Fuerscher hunn gewisen, datt si de Polymer a Léisung einfach op Wafere beschichten konnten, fir Zoll-breet Laminater mat enger Déckt vu manner wéi 4 Nanometer ze kreéieren. Dat ass bal ee Milliounstel vun der Déckt vu reegelméissegem Büropabeier.
Fir déi mechanesch Eegeschafte vum Polymermaterial ze quantifizéieren, hunn d'Fuerscher d'Kraaft gemooss, déi néideg ass, fir Lächer an enger hänkeger Materialplack mat enger feiner Nol ze stiechen. Dëse Polyamid ass tatsächlech méi steif wéi traditionell Polymeren wéi Nylon, de Stoff, aus deem Fallschiermer gemaach ginn. Bemierkenswäert ass, datt et duebel sou vill Kraaft brauch, fir dëse superstaarke Polyamid ofzeschrauben, wéi Stol vun der selwechter Déckt. Laut Strano kann d'Substanz als Schutzbeschichtung op Metalloberflächen, wéi Autofurnier, oder als Filter fir d'Waasserreinegung benotzt ginn. An der leschter Funktioun muss déi ideal Filtermembran dënn, awer staark genuch sinn, fir héijen Drock standzehalen, ouni kleng, lästeg Kontaminanten an eis Endversuergung ze lecken - eng perfekt Passform fir dëst Polyamidmaterial.
An Zukunft hofft de Strano, d'Polymerisatiounsmethod op aner Polymeren iwwer dësen Kevlar-Analog eraus auszebauen. „Polymere sinn iwwerall ronderëm eis“, sot hien. „Si maachen alles.“ Stellt Iech vir, Dir kënnt vill verschidden Zorte vu Polymeren, och exotesch, déi Elektrizitéit oder Liicht leede kënnen, an dënn Schichten verwandelen, déi eng Vielfalt vun Uewerfläche bedecken, füügt hien derbäi. „Wéinst dësem neie Mechanismus kënnen elo vläicht aner Zorte vu Polymeren benotzt ginn“, sot de Stano.
An enger Welt, déi vu Plastik ëmginn ass, huet d'Gesellschaft Grond, sech iwwer en neie Polymer ze freeën, deem seng mechanesch Eegeschafte alles anescht wéi normal sinn, sot de Strano. Dësen Aramid ass extrem haltbar, dat heescht, mir kënnen alldeegleche Plastik, vu Faarwen iwwer Täsch bis Liewensmëttelverpackungen, duerch manner a méi staark Materialien ersetzen. De Strano huet dobäi gesot, datt dëse superstaarke 2D-Polymer aus enger Nohaltegkeetsperspektiv e Schrëtt an déi richteg Richtung ass, fir d'Welt vu Plastik ze befreien.
D'Shi En Kim (wéi si normalerweis Kim genannt gëtt) ass eng a Malaysia gebuer fräiberufflech Wëssenschaftsschreiwerin a Stagiairein fir d'Popular Science Fréijoer 2022. Si huet vill iwwer Themen geschriwwen, déi vun der skurriler Notzung vu Spannweben - Mënschen oder d'Spann selwer - bis hin zu Drecksmüller am Weltraum reechen.
D'Starliner-Raumschëff vu Boeing ass nach net op der Internationaler Raumstatioun ukomm, awer Experten si optimistesch wat en drëtte Testfluch ugeet.
Mir sinn Deel vum Amazon Services LLC Associates Programm, engem Partner-Reklammprogramm, dee geduecht ass, fir eis eng Méiglechkeet ze bidden, Käschten ze verdéngen, andeems mir op Amazon.com a Partnerwebsäite verlinken. D'Registréierung oder d'Benotzung vun dëser Säit bedeit d'Akzeptanz vun eise Benotzungsbedingungen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 19. Mee 2022